PROCESSING OF β-TYPE BIOMEDICAL Ti74Nb26 ALLOY BY COMBINATION OF HOT PRESSING AND HIGH TEMPERATURE SINTERING

Sıcak Presleme Ve Yüksek Sıcaklık Sinterleme Kombinasyonu İle Β Tipi Biyomedikal Ti74Nb26 Alaşımının Üretimi

Abstract

Titanium (Ti)-Niobium (Nb) alloys are generally produced by casting methods. Since themelting temperatures of pure Ti and Nb are quite high, their fabrication by casting techniques is costly.On the other hand, it is possible to produce these alloys economically at much lower temperatures (lessthan melting temperature of Ti), completely in solid state using powder metallurgy. In the present study,Ti74Nb26 alloys were produced using pure Ti and pure Nb powders by combination of hot pressing andhigh temperature sintering for the first time. The influences of processing temperature and time ondensity, microstructure, and mechanical behavior were investigated. Density measurements showed thathot pressing at 800 °C provided full density. XRD and SEM investigations revealed that amount of β phaseformed increased with increasing sintering time. In addition to main phase β, little amount of α phase anda very small amount of pure Nb were observed in the microstructure. Mechanical properties weremeasured by means of uniaxial compression and micro Vickers indentation tests. The results indicatedthat 4 h of sintering at 1200 °C exhibited the highest value of hardness (336 HV), elastic modulus (44 GPa),yield strength (894 MPa), and compressive strength (1178 MPa).

Özet

Ti-Nb alaşımları genellikle döküm yöntemi ile üretilirler. Saf Ti ve Nb’un erime sıcaklıkları oldukça yüksek olduğundan döküm yoluyla Ti-Nb alaşımlarını üretmek maliyetlidir. Toz metalurjisi yöntemi ile bu alaşımları çok daha düşük sıcaklıklarda (Ti erime sıcaklığından daha az) ve tamamen katı halde ekonomik olarak üretmek mümkündür. Bu çalışmada Ti74Nb26 alaşımları saf Ti ve saf Nb tozları kullanılarak, sıcak presleme ve yüksek sıcaklık sinterlemesinin ilk kez birlikte uygulanması ile üretilmiştir. Üretim sürecinde uygulanan işlem sıcaklığı ve zamanının yoğunluk, mikroyapı ve mekanik davranış üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yoğunluk ölçümleri, 800 °C'de yapılan sıcak presleme işleminin tam yoğunluğu sağladığını göstermiştir. XRD ve SEM incelemeleri, sinterleme süresinin artmasıyla birlikte β fazı oluşumunun arttığını ortaya koymuştur. Ana faz β'ya ilaveten, mikroyapıda az miktarda α fazı ve çok az miktarda saf Nb gözlenmiştir. Mekanik özellikler tek eksenli basma ve mikro Vickers sertlik testleri ile belirlenmiştir. Mekanik test sonuçları, 1200 °C'de 4 saatlik sinterlemenin en yüksek sertlik (336 HV), elastik modül (44 GPa), akma mukavemeti (894 MPa) ve basma mukavemeti (1178 MPa) değerlerini sağladığını göstermiştir.